ВЛИЯНИЕ ГЕОЛОГО-ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА НАГРУЗКИ И УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ В ШТАНГОВОЙ КОЛОННЕ ВИНТОВЫХ НАСОСОВ

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения надежности и ресурса штанговых винтовых насосных установок, используемых для осложненных условий эксплуатации скважин, поскольку они имеют низкую надежность в сравнении с электроцентробежными насосами, что ограничивает их применение. Винтовые насосные установки используются в скважинных условиях, характеризующихся высокой вязкостью откачиваемой пластовой жидкости (более 30 мПа·с) и высоким содержанием механических примесей в ней (коэффициент взвешенных частиц более 500 мг/литр). Опыт эксплуатации винтовых насосных установок показывает, что надежность насосных установок зависит в первую очередь от надежности штанговой колонны. Помимо крутящей нагрузки, необходимой для передачи вращения от асинхронного двигателя к винтовому насосу, погруженному на расстояние более одного километра от устья скважины, штанговая колонна испытывает растягивающие нагрузки от веса насосных штанг и осевой нагрузки винтового насоса, а также изгибающие нагрузки, вызванные пространственным искривлением ствола скважины. Цель исследования заключается в оценке влияния различных факторов эксплуатации на нагрузки, действующие на колонну насосных штанг в процессе эксплуатации скважины, а также на усталостную прочность насосных штанг. Методы: методика расчета штанговых колонн винтовых насосных установок с учетом осевых, крутящих и изгибающих нагрузок, учитывающая процессы трения штанговой колонны о насосно-компрессорные трубы, возникающие от Эйлеровых сил прижатия штанг к трубам из-за пространственного искривления ствола скважины, реализованная на языке программирования Python; факторный анализ нагрузок, действующих на привод насосной установки. Результаты. С помощью программного обеспечения, реализованного на языке программирования Python, произведены расчеты, показавшие влияние различных осложняющих факторов на величину нагрузок на штанговую колонну. Показано влияние нагрузок вследствие воздействия геолого-технических и технологических параметров на усталостную прочность насосных штанг. Разработанное программное обеспечение позволяет учесть степень влияния осложняющих факторов на стадии подбора компоновки винтовой насосной установки, а также в процессе эксплуатации и тем самым существенно увеличить межремонтный период работы штанговых винтовых насосных установок.